JP2015216649A - 時間同期ワイヤレスネットワークアクセスポイントのためのシステムおよび方法 - Google Patents

Abstract

【課題】時間同期ＷＬＡＮシステムを提供する。
【解決手段】ＷＬＡＮシステム１００における固定のアクセスポイント（ＡＰ）１０４、１０６は、受信機部分と、タイミング信号部分と、クロックとを備える。ＡＰ１０４、１０６の受信機部分は、ナビゲーション衛星（ＧＮＳＳ衛星）１０２によって送信された信号を取得し、タイミング信号部分は、受信機部分の取得した信号からタイミング情報を抽出して正確なタイミング情報を判断し、正確なタイミング情報を用いて、ＡＰ１０４、１０６同士が互いに同期するように、クロックが補償される。
【選択図】図１

Description

本開示は、一般に、ネットワーク上のデバイスの位置を追跡するために使用されるＷＬＡＮシステムに関し、より詳細には、位置判断を可能にするためのＷＬＡＮアクセスポイントの同期に関する。

ワイヤレスローカルエリアネットワーク（ＷＬＡＮ）上での通信が可能であるデバイスの数および種類が増えるにつれて、ネットワークのノードに関連する位置情報の判断に関連する利益が相応して増加する。たとえば、組織全体にわたる移動商品および製品を識別し、追跡するために、専用のＷＬＡＮタグが採用され得る。リアルタイムロケーションサービス（ＲＴＬＳ）として一般に知られている、これらの技術は、アセットおよびリソースの追跡を可能にし、多種多様なアプリケーションにおけるロジスティックスを改善する。また、ＷＬＡＮデバイスの位置を正確に特定する能力は、大きいセキュリティ利益および緊急応答利益を与える。

信号タイミングに基づくストラテジを含む、ＷＬＡＮデバイスについてのロケーション情報を与えるためのいくつかのストラテジが可能である。一般に、所与の環境全体にわたる複数のアクセスポイント（ＡＰ）が、複数の局（ＳＴＡ）、すなわち、展開されたＷＬＡＮデバイスと通信することを担当する。しかしながら、同期を達成する際の技術的困難と、同期を維持するのに十分に正確なクロックをＡＰに与える費用とにより、従来のＡＰは、通常、時間同期されない。

同期したＡＰがない場合、タイミングベースの測位は、ＳＴＡと複数のＡＰとの間の測定された往復移動時間を使用したマルチラテレーション方法によってのみ達成され得る。諒解されるように、これらの往復測定では、ＳＴＡがＡＰに要求を送る必要があり、ＡＰから応答を受信し、出発時間（ＴＯＤ）と到着時間（ＴＯＡ）とを記録する。正確な状態の下では、送信機チェーンと受信機チェーンとに沿った共通の時間遅延は、往復遅延のペア間の差をとり、到着時間差（ＴＤＯＡ）測定値を形成することによって、少なくとも部分的に、消去され得る。実際には、ＡＰにおける要求の受信とＡＰからの対応する肯定応答との間のターンアラウンド間隔は、一貫しておらず、異なる製造業者によって作成されたデバイスに対して変動するか、または同じ製造業者による異なるモデルに対してさえ変動し得る。したがって、ＷＬＡＮ ＡＰデバイスとＷＬＡＮ ＳＴＡデバイスとのあらゆるペアについて応答時間を較正することは、それらが同じ製造業者からであるときでも、しばしば極めて煩雑である。

ＡＰが数ナノ秒内に同期される場合、信号タイミングの差測定値に関連する厄介な問題の多くを回避することができる。往復タイミング測定値を計算することに依拠する代わりに、極めて正確にＳＴＡの位置を判断するために、全地球測位システム（ＧＰＳ）および他のグローバルナビゲーション衛星システム（ＧＮＳＳ）と同様の擬似測距技法を使用することができる。

必要な正確さを有するタイミング情報についての便利なソースはＧＮＳＳである。たとえば、ＷＬＡＮにおいてナビゲーション衛星からのタイミング情報を採用するための従来の方法は、ＡＰにＧＰＳ受信機を装備することである。諒解されるように、これは、ＧＰＳ時間から時間オフセットを推定するために、各ＡＰが少なくとも４つの衛星を捕捉し、追跡する必要がある。各ＡＰが計算された時間オフセットを有すると、ＡＰのクロックは、それらが同期されるように、相応に補償され得る。

この手法に関連する欠点は、各ＡＰが十分なＧＰＳ受信を有する必要があることである。残念ながら、大部分のＡＰ、特にＲＴＬＳシステムにおいて使用するように構成されたＡＰは、相対的に不十分な信号受信によりＧＰＳ測位の助けとならない屋内環境全体にわたって展開される。さらに、位置および時間オフセット推定は、可視ＧＰＳ衛星とＡＰとの相対ジオメトリの影響をも受ける。ＡＰが空の部分図のみを有するとき、得られた幾何学的精度低下率（ＧＤＯＰ：geometric dilution of precision）は、数十、さらには数百ナノ秒程度のタイミング誤差につながることがあり、測位アプリケーションにあまり好適でないタイミング情報をレンダリングする。

さらに、ＧＰＳ受信が間欠的測位を可能にするのに十分であり、したがって、まれなタイミングオフセット推定が可能である場合でも、ＡＰ中の基準クロックの正確さは、一般に、経時的に必要な同期を維持するには不十分である。したがって、実際問題として、同期外れを防ぎ、周波数ドリフトを最小限に抑えるために、ＧＰＳ時間オフセットを本質的に連続的に追跡することが望ましい。

したがって、ＷＬＡＮシステム上のデバイスを同期させるためのタイミング情報を取得するシステムおよび方法が必要である。さらに、十分なＧＰＳ受信を必要とすることなしにタイミング情報を取得することが望ましいであろう。また、ＷＬＡＮにおけるデバイスの擬似距離測位を可能にすることが望ましいであろう。本開示の技法はこれらおよび他のニーズに対処する。

上記のニーズと、以下で述べられ、明らかになるニーズとによれば、本開示は、受信機部分と、タイミング信号部分と、クロックとを含むワイヤレスアクセスポイントであって、受信機部分が、ナビゲーション衛星によって送信された信号を取得するように構成され、タイミング信号部分が、アクセスポイントの既知の位置に基づいて受信機部分によって取得された信号からタイミング情報を抽出するように構成され、クロックが、タイミング情報を用いて補償されるように構成された、ワイヤレスアクセスポイントを対象とする。好ましくは、受信機部分は、静止衛星からの信号を取得するように構成される。さらに好ましくは、タイミング信号部分は、ナビゲーション衛星から受信された信号中の大気誤差を補正するように構成される。認識されるように、アクセスポイントは、補償されたクロックを使用して計算された擬似距離に基づいて、アクセスポイントと通信している移動局についての位置情報を与えるように構成され得る。

本開示の別の態様では、アクセスポイントは、第２のアクセスポイントにタイミング情報を中継するように構成された通信リンクを有し、受信機部分が、第２のアクセスポイントに共通の衛星を追跡するように構成される。好ましくは、そのような実施形態では、アクセスポイントのタイミング信号部分は、衛星からの信号についての真の移動時間と擬似移動時間とに基づいて、アクセスポイントと第２のアクセスポイントとの間の時間差を計算するように構成される。いくつかの実施形態では、通信リンクはタイミングサーバを備える。

本開示はまた、複数のアクセスポイントと移動局とを有する時間同期ワイヤレスネットワークであって、アクセスポイントと移動局との間で送信された信号に対して擬似距離計算を実行することによって移動局の位置が判断され得るように、各アクセスポイントが、ナビゲーション衛星によって送信された信号を取得することと、アクセスポイントの既知の位置に基づいて受信機部分によって取得された信号からタイミング情報を抽出することと、タイミング情報に基づいてアクセスポイントのクロックを補償することとを行うように構成された、時間同期ワイヤレスネットワークを対象とする。アクセスポイントのうちの少なくとも２つが、タイミングサーバを含むように構成され得る通信リンクを介して互いにタイミング情報を送信するように構成され得る。好ましくは、アクセスポイントのうちの少なくとも２つが、共通の衛星を追跡し、タイミングサーバを含むように構成され得る通信リンクを介して互いにタイミング情報を送信するように構成される。さらに好ましくは、共通の衛星は静止衛星を備える。

さらに、好適な時間同期ワイヤレスネットワークは、複数のアクセスポイントと、移動局と、タイミングサーバとを含むことができ、各アクセスポイントが、ナビゲーション衛星によって送信された信号を取得することと、アクセスポイントの既知の位置に基づいて受信機部分によって取得された信号からタイミング情報を抽出することとを行うように構成され、タイミングサーバが、タイミング情報に基づいてアクセスポイントのクロックを補償することと、アクセスポイントと移動局との間で送信された信号に対して擬似距離計算を実行することによって移動局の位置を判断することとを行うように構成される。

別の態様では、本開示は、ワイヤレスアクセスポイントを与えるステップと、アクセスポイントを用いてナビゲーション衛星からの信号を受信するステップと、アクセスポイントの既知の位置に基づいて受信した信号からタイミング情報を抽出するステップと、タイミング情報を用いてアクセスポイントのクロックを補償するステップとを含むワイヤレスネットワークを同期させるための方法を対象とする。いくつかの実施形態では、ナビゲーション衛星からの信号を受信するステップは、静止衛星からの信号を受信することを備える。本開示の方法は、ステップが大気誤差を補正するように、受信した信号からタイミング情報を抽出するステップをも含むことができる。他の特徴は、補償されたクロックに基づいて擬似距離計算を実行することによって、アクセスポイントと通信している移動局についての位置情報を判断するステップを含むことができる。

さらに他の態様では、本方法はまた、第２のアクセスポイントを与えることと、第２のアクセスポイントを用いてナビゲーション衛星からの信号を受信することと、第２のアクセスポイントの既知の位置に基づいて受信した信号からタイミング情報を抽出することと、タイミング情報を用いて第２のアクセスポイントのクロックを補償することとを含む。好ましくは、そのような実施形態はまた、アクセスポイントと第２のアクセスポイントとの間の通信リンクを与えるステップと、アクセスポイントのクロックと第２のアクセスポイントのクロックとを同期させるために、通信リンクを介してタイミング情報を中継するステップとを含む。諒解されるように、タイミング情報を抽出するステップは、衛星からの信号についての真の移動時間と擬似移動時間とに基づいて、アクセスポイントと第２のアクセスポイントとの間の時間差を計算することを含むことができる。好ましくは、ナビゲーション衛星からの信号を受信するステップは、静止衛星からの信号を受信することを含むことができる。さらなる実施形態は、通信リンクについてのタイミングサーバを与えることを含むことができる。望まれるように、第１のアクセスポイントのクロックを補償するステップと第２のアクセスポイントのクロックとを補償するステップとは、タイミングサーバによって実行され得る。

さらなる特徴および利点は、添付の図面に示すように、本発明の好ましい実施形態の以下のより詳細な説明を読めば明らかになろう。概して図全体を通して同様の参照符号が同じ部分または要素を指す。
本発明による、同期ＷＬＡＮシステムの一方向時間転送実装形態の概略図。 本発明による、同期ＷＬＡＮシステムのコモンビュー時間転送実装形態の概略図。

最初に、本開示は、特に例示された材料、アーキテクチャ、ルーチン、方法または構造に限定されず、したがって、もちろん、異なり得ることを理解されたい。したがって、本開示の実施形態の実施においては、本明細書で説明するオプションと同様のまたはそれに等価のいくつかのそのようなオプションが使用され得るが、本明細書では、好適な材料および方法について説明する。

また、本明細書で使用する用語は、本開示の特定の実施形態について説明するためのものにすぎず、限定的なものではないことを理解されたい。

別段に定義されていない限り、本明細書で使用するすべての技術用語および科学用語は、本開示が関係する当業者によって一般に理解されるのと同じ意味を有する。

さらに、上記か下記かにかかわらず、本明細書で引用されるすべての公報、特許および特許出願は、全文が参照により本明細書に組み込まれる。

最後に、本明細書および添付の特許請求の範囲で使用する単数形「ａ」、「ａｎ」および「ｔｈｅ」は、文脈が別段に明確に規定しない限り、複数の指示対象を含む。

当業者に知られているように、従来のＧＰＳ位置判断は、ユーザのロケーションに関連する４つの変数が判断され得るように、少なくとも４つの衛星からの信号の受信を必要とする。変数のうちの３つは、緯度、経度および高度など、３次元座標に対応する。第４の変数は、時間に関連し、一般に、ＧＰＳ衛星のクロックに関する時間オフセットとして計算される。ＲＴＬＳ ＷＬＡＮシステム中のＡＰが固定である場合、３次元座標系におけるそれらの位置を高い正確度まで判断することができる。３次元座標が知られると、第４の変数、すなわち、時間オフセットを判断するのに、単一のＧＮＳＳ衛星からの信号の受信で十分であり得る。したがって、ＧＮＳＳ衛星システムからのタイミング情報を取得することによって、ＡＰは、本質的に、ナビゲーションシステムのはるかに正確なクロックを使用し、その結果、それらのＡＰは互いに同期される。以下で開示する実施形態では、ＧＮＳＳの共通の世界基準時間、すなわち、協定世界時（ＵＴＣ：Coordinated Universal Time）に対する各ＡＰのクロックを補償するために同期技法を使用することが好都合である。しかしながら、ローカル時間フレームなどの代替時間フレームを使用した同期も採用され得ることを認識されたい。

次に図１を参照すると、ＷＬＡＮ同期システム１００の第１の実施形態が示されている。軌道におけるＧＮＳＳ衛星１０２は、ＡＰ１０４および１０６を含む、複数のＡＰに可視である。好ましくは、ＡＰは、センチメートル程度の正確さまで知られている座標を有する位置に配置される。同様に、衛星１０２の位置は、それのエフェメリスから正確に判断され得る。ＧＮＳＳ衛星は、位相変調されたＬ帯キャリア上でタイミング信号をブロードキャストする。したがって、衛星１０２によってブロードキャストされたこの信号は、ＡＰ１０４および１０６への一方向時間転送を実施するために使用される。衛星とＡＰとの位置は知られており、ＡＰは共通の座標系を採用するので、それらの間の真の範囲または伝搬遅延は正確に計算され得る。受信機とＧＰＳ時間との間のクロックオフセットに加えて、ＡＰ１０４および１０６における擬似距離測定値は、エフェメリス誤差と、対流圏および電離層を通る信号伝搬と、マルチパスとによるタイミング誤差を含む。以下で説明するように、これらの誤差は、ナノ秒程度の、衛星１０２に関する時間オフセットの推定を可能にする程度まで考慮され得る。ＡＰ１０４とＡＰ１０６は両方とも衛星１０２の基準時間に同期されるので、それらは本質的に互いに同期され得る。これにより、それらと通信しているＳＴＡ１０８の位置を、擬似測距技法を使用して判断することが可能になる。

上記で説明した一方向時間転送実施形態では、共通の衛星１０２は、ＡＰ１０４および１０６の同期を改善するためのタイミング情報のソースとして開示される。しかしながら、各ＧＮＳＳ衛星からのタイミング情報は、概して、システムについてのグローバル基準時間を判断するのに十分な詳細を含んでいるので、本開示の技法は、ＡＰが異なる衛星からのタイミング情報を受信する状況にも適用され得る。

好ましい実施形態では、衛星１０２は、５度以上の仰角において可視であるＷｉｄｅ Ａｒｅａ Ａｕｇｍｅｎｔａｔｉｏｎ Ｓｙｓｔｅｍ（ＷＡＡＳ）静止衛星である。当業者に知られているように、ＷＡＡＳは、主に、航空機ナビゲーションおよびランディングアプローチのための高い精度および正確さを可能にするように実装されている。ＷＡＡＳは、利用可能性および信頼性を改善するための測距機能とともに、正確さを改善するための差分ＧＰＳ補正と、安全性を改善するための完全性監視とを与える。ＷＡＡＳ衛星は、同じＬ１キャリアおよびＬ５キャリア上で送信し、通常のＧＰＳ衛星と同様の擬似ランダムコードを使用する。また、地球上の受信された信号レベルは、ＧＰＳの信号レベルと同様である。ＷＡＡＳクロックは、地上局によってＧＰＳ時間において維持される。ＡＰの静的位置に対して、ＷＡＡＳ衛星はそれの軌道において相対的に固定である。ＷＡＡＳ衛星の位置は、実際に、１日の過程で著しく変化することがあるが、これらの変化はブロードキャストエフェメリスから正確に計算され得る。

他の実施形態では、衛星１０２は、ＧＰＳシステムの通常の２４〜３２個の衛星のうちの１つを含む、任意の他の好適なＧＮＳＳ衛星を含むことができる。そのような衛星の位置はより多くの計算を必要とし得るが、それらは静止ではないので、それらの位置は依然としてそれらのエフェメリスから正確に計算され得る。ＡＰを同期させるために必要とされる時間オフセット推定のためにただ１つの衛星が必要であるので、可視性、地平線までの距離、ＧＤＯＰ、マルチパス脆弱性などを含む、衛星を選択するために任意の好適な基準が使用され得る。状況に応じて、通常のＧＰＳ衛星は、静止ＷＡＡＳ衛星よりも、捕捉し、追跡するのがより容易であり得る。たとえば、ＷＡＡＳ衛星は、赤道の近くの頭上または天頂近くにあるが、緯度が増加すると、仰角は減少する。緯度があまりに高くなると、ＷＡＡＳ衛星よりも良好な可視性を有する衛星を使用することが望ましいことがある。他の実施形態では、ＡＰは、ＧＰＳコンスタレーションの完全または部分可視性を可能にする方法で配置され得るので、ＡＰの測位に基づいて、どのＧＮＳＳ衛星を採用すべきかを選択することが望ましいことがある。

上記で参照したように、衛星１０２からの信号の受信に基づいて時間オフセットを推定するときにいくつかの誤差を考慮することが好ましい。これらの誤差は、エフェメリス計算と、対流圏および電離層による遅延と、マルチパス干渉とに基づく誤差を含む。

エフェメリス誤差に関して、真のロケーションおよびクロックと比較したナビゲーションメッセージに埋め込まれたエフェメリスによって与えられる衛星ロケーションおよびクロックにおける誤差があり得る。ＷＡＡＳは、エフェメリスおよびエフェメリスレート補正と、クロックおよびクロックレート補正との形態の長期補正を与える。ＧＰＳクロック誤差を迅速に変化させるための高速補正も与えられる。衛星１０２の選択に応じて、他のエフェメリス補正が採用され得る。さらに、多くのセルラー実施形態またはＷｉＦｉ（登録商標）実施形態では、ＡＰ１０４および１０６は互いに比較的近接して配置される。認識されるように、近接は、エフェメリス誤差を消去するかまたは最小限に抑える傾向がある。同様に、ＡＰが近接して配置されることも、衛星時計誤差を消去するかまたは最小限に抑える。

対流圏による伝搬効果は、一般に、受信機に関する衛星の高度とともに変化する、ＧＰＳ信号の屈折による過剰な群遅延と見られる。遅延は、天頂にある衛星の場合、通常２．６ｍ程度であるが、地平線により近い衛星の場合、２０ｍと同じ大きさであり得る。ＷＡＡＳ衛星の場合、衛星は赤道の上でホバリングし、したがって、低い仰角の北米では可視であるので、対流圏遅延消去が必須である。対流圏遅延の場合、それはローカルな現象であるので、ＧＮＳＳ衛星は明示的補正メッセージを送信しない。対流圏遅延のいくつかの既知の推定が受信機高度、仰角、表面屈折度および他のファクタに基づいて遅延をモデル化するために利用可能であり、誤差を補償するためにこれらのモデルのうちの１つが使用され得ることを、当業者は認識されよう。対流圏の状態に起因する遅延は、数十ナノ秒の範囲内にあり、概して、数ナノ秒内に補正され得る。

ＧＮＳＳ信号上の電離層の１次効果は、いくつかの緯度において迅速な信号変動につながることがある群遅延および電離層シンチレーションである。１０°以下などの低い仰角において、過剰伝搬遅延は、Ｌ帯において４５ｍと同じ高さであり得る。ＧＮＳＳ衛星ブロードキャストは明示的補正を含み、ＷＡＡＳ衛星によって送信された電離層補正は、標準のＧＰＳにおいて使用されるモデルよりも正確である。遅延補正は、Ｌ１帯上の信号についての指定された電離層格子点（ＩＧＰ：Ionospheric Grid Point）における垂直遅延推定値としてブロードキャストされる。格子点の密度は、高い太陽活動の期間中に遅延の空間変動を考慮するためには十分に高い。固定のＡＰのロケーションが知られているので、ＩＧＰロケーションのすべてをメモリに記憶する必要はなく、それのロケーションに最も近い格子点を使用することができる。正確な補正を取得するためには、傾斜遅延補正を判断するためにＡＰと観測された衛星との間のベクトルの電離層貫通点（ＩＰＰ：Ionospheric Pierce Point）を計算すべきである。所望される場合、２周波数方法を使用した直接測定値を用いて、またはコードおよびキャリア位相測定値を用いて、さらなる電離層補正を実行することができる。

マルチパス効果は、直接信号と、反射経路からの衛星受信信号の複数の遅延コピーとの弱め合う組合せによるものである。受信機において、マルチパスは、コード位相推定誤差につながる相関関数のひずみを引き起こす。マルチパス誤差は、時間とともに変動し、受信機が配置される環境と、アンテナ特性およびハードウェア特性と、受信機設計とに依存する。当業者に知られているように、ＧＰＳ受信機とＷＡＡＳ受信機とにおいてマルチパス効果を低減するためのいくつかの技法が利用可能である。現在好適である実施形態は、固定のＡＰと衛星との間の比較的静的なリンクによるマルチパス誤差についての較正および補償を簡略化するために、ＷＡＡＳ衛星などの静止衛星１０２を採用する。たとえば、多くのマルチパス効果の周期的性質により、かなりの量のマルチパス誤差を時刻に応じて補正することが可能になる。非静止衛星も使用され得るが、ＡＰに対するそれらの動きは静止衛星と比較してより速いので、マルチパス誤差を較正し、補償するためには、より多くの作業が必要とされる。

諒解されるように、ＡＰ１０４および１０６は、本開示の時間同期技法を利用するために一定のレベルの機能を必要とする。好ましくは、それらはＧＮＳＳ衛星からの信号を受信することが可能である。それらはまた、ＧＮＳＳ衛星から受信したタイミング情報を使用して、適切な対流圏補正および電離層補正を実行し、それらの内部クロックを補償するように構成されるべきである。さらに、ＡＰ１０４および１０６によって使用されるエフェメリスは同じであるべきである。たとえば、各ＡＰは、有効なブロードキャストエフェメリスまたは同じネットワークベースの拡張エフェメリス（extended ephemeris）またはエフェメリス自己予測（ＥＳＰ：ephemeris self-prediction）を使用すべきである。一態様では、共通のエフェメリスの使用を調整するか、またはＡＰによって使用されているエフェメリスが同じであることを保証するための検証を実行するために、サーバが採用され得る。

上記で説明した実施形態では、タイミング情報は、一方向時間転送として一般に知られているプロセスにおいて衛星からそれぞれのＡＰに直接送信される。本開示の別の態様は、同期を改善するために、共通の衛星からのタイミング情報を受信し、そのタイミング情報に関して互いと通信するために少なくとも２つのＡＰの使用を対象とする。そのような技法はコモンビュー時間転送として知られており、好適な構成の一例を図２に示す。図示のように、ＷＬＡＮ同期システム２００は、ＡＰ２０４および２０６を含む、複数のＡＰに可視である、軌道におけるＧＮＳＳ衛星２０２を含む。さらに、ＡＰ２０４および２０６は、通信リンク２０８を共有し、時間差を計算するためのそれらのクロックの直接比較と、どの衛星を追跡すべきかに関する調整とを可能にする。同期情報がＡＰ間で送信される時間は重要ではないので、ワイヤードおよびワイヤレスを含む、任意の好適な通信技法が採用され得、同様に、その情報を中継するために任意の好適なプロトコルが使用され得る。

上記で説明したように、一方向時間転送実施形態は、厳密ではないことがあるモデルおよび補正を使用した対流圏および電離層遅延の推定を必要とする。しかしながら、単一の建築物などの共通のロケーションにおけるＡＰのネットワークの場合、これらの誤差はほぼ同じであることが予想され得る。そのような状況では、システム２００のコモンビュー時間転送技法を使用してＡＰのペアを同期させることにより、これらの誤差の多くを消去することが可能になる。

ここで図示した実施形態では、たとえば、ＡＰ２０４および２０６は、ＧＮＳＳ衛星２０２のコモンビューを有し、それぞれＴ’およびＴ”として表される、各ＡＰにおける基準時間を確立するために使用される、ＧＰＳ時間Ｔにおいて送信される衛星からの共通の信号を受信する。同様に、ローカル到着時間は、Ｔ₂₀₄とΤ₂₀₆とによって表される。ＧＰＳ受信機クロックオフセットと、対流圏遅延および電離層遅延と、マルチパスと、衛星エフェメリスとによる誤差が上記で説明したように存在するとすれば、擬似移動時間は、（Ｔ₂₀₄−Ｔ’）および（Ｔ₂₀₆−Ｔ”）として計算され得る。

ＡＰ２０４および２０６は固定であるので、それらの位置は正確に判断され得、衛星２０２の位置も衛星エフェメリスから正確に判断され得る。したがって、衛星２０２とＡＰ２０４および２０６との間の真の範囲、および相応して、真の移動時間ｔ_202~204およびｔ_202~206が判断され得る。したがって、各クロックにおける擬移動時間と真の移動時間との間の差は誤差のみからなる。次いで、ＡＰ２０４および２０６はリンク２０８を介して互いにこれらの差を通信する。したがって、ＡＰ間の時間差は、式（１）に示すように表され得る。

これは、Ｔ’およびＴ”がＧＰＳ時間Ｔに対応するとすれば、式（２）に簡略化される。

ＡＰ２０４とＡＰ２０６との間の距離が数十または何百メートル程度にすぎないとき、この差分演算は、エフェメリス誤差と対流圏遅延と電離層遅延とによる共通の項を消去することを、当業者は認識されよう。各ＡＰにおけるマルチパス誤差は、上記で説明した技法を使用した独立較正を依然として必要とすることがある。現在好適である実施形態では、衛星２０２は、上記のセクションで説明した原理を使用してマルチパス誤差補正を簡略化するのを助けるための、ＷＡＡＳ衛星などの静止衛星である。しかしながら、説明したように、他のファクタは、どの衛星を採用すべきかのデザイアビリティに影響を及ぼすことがある。

このプロシージャは、衛星２０２のコモンビューを共有するシステム２００におけるＡＰのあらゆるペアに対して実装され得る。このプロシージャを使用してそれのクロックを補償したシステム２００におけるあらゆるＡＰは、相応して同期され、擬似測距技法を使用してＳＴＡ２１０などのＷＬＡＮデバイスの位置を判断することが可能になる。

上記で説明したように、ＡＰ２０４および２０６は通信リンク２０８を介して通信する。いくつかの実施形態では、タイミング情報サーバ２１２を含むようにリンク２０８を構成することが望ましいことがある。サーバがＡＰ間の同期を調整するために使用されるとき、サーバは、ＡＰの位置情報、ＧＮＳＳ衛星についてのエフェメリス、マルチパス補正などをも与えることができる。サーバはまた、どの共通衛星を追跡すべきかに関してＡＰに指示することができる。さらに、システム１００など、一方向時間転送を採用するシステムは、必要に応じてタイミングサーバを含むようにも適応され得る。

本開示の代替態様では、同期計算および測位計算はタイミングサーバによって実行され得る。たとえば、ＡＰは、ＧＮＳＳ衛星測定値から取得されたタイミング情報をタイミングサーバに送信することができ、それがＡＰ間の実時間差を維持することを可能にする。モバイルＳＴＡは、同様に、ＴＤＯＡ測定値などの信号タイミング情報をタイミングサーバに送信することができる。諒解されるように、次いで、タイミングサーバは、少なくとも３つのＴＤＯＡ測定値が利用可能なとき、双曲線測位を実行するために幾何学的時間差を取得することを含む、任意の好適な方法でＳＴＡについての位置推定値を計算することができる。

現在好適である実施形態について本明細書で説明した。しかしながら、本開示の原理が適切な修正を加えて他の適用例に容易に拡張され得ることを、本発明に関係する当業者は理解されよう。

現在好適である実施形態について本明細書で説明した。しかしながら、本開示の原理が適切な修正を加えて他の適用例に容易に拡張され得ることを、本発明に関係する当業者は理解されよ。
以下に、本願出願の当初の特許請求の範囲に記載された発明を付記する。
［Ｃ１］
受信機部分と、タイミング信号部分と、クロックとを備えるワイヤレスアクセスポイントであって、前記受信機部分が、ナビゲーション衛星によって送信された信号を取得するように構成され、前記タイミング信号部分が、前記アクセスポイントの既知の位置に基づいて前記受信機部分によって取得された前記信号からタイミング情報を抽出するように構成され、前記クロックが、前記タイミング情報を用いて補償されるように構成された、ワイヤレスアクセスポイント。
［Ｃ２］
前記受信機部分が、静止衛星からの信号を取得するように構成された、Ｃ１に記載のアクセスポイント。
［Ｃ３］
前記タイミング信号部分が、前記ナビゲーション衛星から受信された前記信号中の大気誤差を補正するように構成された、Ｃ１に記載のアクセスポイント。
［Ｃ４］
前記アクセスポイントが、前記補償されたクロックを使用して計算された擬似距離に基づいて、前記アクセスポイントと通信している移動局についての位置情報を与えるように構成された、Ｃ１に記載のアクセスポイント。
［Ｃ５］
第２のアクセスポイントにタイミング情報を中継するように構成された通信リンクをさらに備え、前記受信機部分が、前記第２のアクセスポイントに共通の衛星を追跡するように構成された、Ｃ１に記載のアクセスポイント。
［Ｃ６］
前記タイミング信号部分が、前記衛星からの信号についての真の移動時間と擬似移動時間とに基づいて、前記アクセスポイントと前記第２のアクセスポイントとの間の時間差を計算するように構成された、Ｃ５に記載のアクセスポイント。
［Ｃ７］
前記通信リンクがタイミングサーバを備える、Ｃ５に記載のアクセスポイント。
［Ｃ８］
複数のアクセスポイントと移動局とを備える時間同期ワイヤレスネットワークであって、前記アクセスポイントと前記移動局との間で送信された信号に対して擬似距離計算を実行することによって前記移動局の位置が判断され得るように、各アクセスポイントが、ナビゲーション衛星によって送信された信号を取得することと、前記アクセスポイントの既知の位置に基づいて前記受信機部分によって取得された前記信号からタイミング情報を抽出することと、前記タイミング情報に基づいて前記アクセスポイントのクロックを補償することとを行うように構成された、時間同期ワイヤレスネットワーク。
［Ｃ９］
前記アクセスポイントのうちの少なくとも２つが、通信リンクを介して互いにタイミング情報を送信するように構成された、Ｃ８に記載のワイヤレスネットワーク。
［Ｃ１０］
前記通信リンクがタイミングサーバを備える、Ｃ９に記載のワイヤレスネットワーク。
［Ｃ１１］
前記アクセスポイントのうちの少なくとも２つが共通の衛星を追跡するように構成された、Ｃ８に記載のワイヤレスネットワーク。
［Ｃ１２］
前記共通の衛星が静止衛星を備える、Ｃ１１に記載のワイヤレスネットワーク。
［Ｃ１３］
複数のアクセスポイントと、移動局と、タイミングサーバとを備える時間同期ワイヤレスネットワークであって、各アクセスポイントが、ナビゲーション衛星によって送信された信号を取得することと、前記アクセスポイントの既知の位置に基づいて前記受信機部分によって取得された前記信号からタイミング情報を抽出することとを行うように構成され、前記タイミングサーバが、前記タイミング情報に基づいて前記アクセスポイントのクロックを補償することと、前記アクセスポイントと前記移動局との間で送信された信号に対して擬似距離計算を実行することによって前記移動局の位置を判断することとを行うように構成された、時間同期ワイヤレスネットワーク。
［Ｃ１４］
ａ）ワイヤレスアクセスポイントを与えるステップと、
ｂ）前記アクセスポイントを用いてナビゲーション衛星からの信号を受信するステップと、
ｃ）前記アクセスポイントの既知の位置に基づいて前記受信した信号からタイミング情報を抽出するステップと、
ｄ）前記タイミング情報を用いて前記アクセスポイントの前記クロックを補償するステップと
を備える、ワイヤレスネットワークを同期させるための方法。
［Ｃ１５］
ナビゲーション衛星からの信号を受信する前記ステップが、静止衛星からの信号を受信することを備える、Ｃ１４に記載の方法。
［Ｃ１６］
前記受信した信号からタイミング情報を抽出する前記ステップが、大気誤差を補正することを備える、Ｃ１４に記載の方法。
［Ｃ１７］
前記補償されたクロックに基づいて擬似距離計算を実行することによって、前記アクセスポイントと通信している移動局についての位置情報を判断するステップをさらに備える、Ｃ１４に記載の方法。
［Ｃ１８］
ａ）第２のアクセスポイントを与えるステップと、
ｂ）前記第２のアクセスポイントを用いて前記ナビゲーション衛星からの信号を受信するステップと、
ｃ）前記第２のアクセスポイントの既知の位置に基づいて前記受信した信号からタイミング情報を抽出するステップと、
ｄ）前記タイミング情報を用いて前記第２のアクセスポイントの前記クロックを補償するステップと
をさらに備える、Ｃ１４に記載の方法。
［Ｃ１９］
前記アクセスポイントと前記第２のアクセスポイントとの間の通信リンクを与えるステップと、前記アクセスポイントの前記クロックと前記第２のアクセスポイントの前記クロックとを同期させるために、前記通信リンクを介してタイミング情報を中継するステップとをさらに備える、Ｃ１８に記載の方法。
［Ｃ２０］
タイミング情報を抽出する前記ステップが、前記衛星からの信号についての真の移動時間と擬似移動時間とに基づいて、前記アクセスポイントと前記第２のアクセスポイントとの間の時間差を計算することを備える、Ｃ１９に記載の方法。
［Ｃ２１］
前記ナビゲーション衛星からの信号を受信する前記ステップが、静止衛星からの信号を受信することを備える、Ｃ１９に記載の方法。
［Ｃ２２］
通信リンクを与える前記ステップが、タイミングサーバを与えることを備える、Ｃ１９に記載の方法。
［Ｃ２３］
前記第１のアクセスポイントの前記クロックを補償する前記ステップと前記第２のアクセスポイントの前記クロックを補償する前記ステップとが、前記タイミングサーバによって実行される、Ｃ２２に記載の方法。

Claims (23)

1. 受信機部分と、タイミング信号部分と、クロックとを備えるワイヤレスアクセスポイントであって、前記受信機部分が、ナビゲーション衛星によって送信された信号を取得するように構成され、前記タイミング信号部分が、前記アクセスポイントの既知の位置に基づいて前記受信機部分によって取得された前記信号からタイミング情報を抽出するように構成され、前記クロックが、前記タイミング情報を用いて補償されるように構成された、ワイヤレスアクセスポイント。
2. 前記受信機部分が、静止衛星からの信号を取得するように構成された、請求項１に記載のアクセスポイント。
3. 前記タイミング信号部分が、前記ナビゲーション衛星から受信された前記信号中の大気誤差を補正するように構成された、請求項１に記載のアクセスポイント。
4. 前記アクセスポイントが、前記補償されたクロックを使用して計算された擬似距離に基づいて、前記アクセスポイントと通信している移動局についての位置情報を与えるように構成された、請求項１に記載のアクセスポイント。
5. 第２のアクセスポイントにタイミング情報を中継するように構成された通信リンクをさらに備え、前記受信機部分が、前記第２のアクセスポイントに共通の衛星を追跡するように構成された、請求項１に記載のアクセスポイント。
6. 前記タイミング信号部分が、前記衛星からの信号についての真の移動時間と擬似移動時間とに基づいて、前記アクセスポイントと前記第２のアクセスポイントとの間の時間差を計算するように構成された、請求項５に記載のアクセスポイント。
7. 前記通信リンクがタイミングサーバを備える、請求項５に記載のアクセスポイント。
8. 複数のアクセスポイントと移動局とを備える時間同期ワイヤレスネットワークであって、前記アクセスポイントと前記移動局との間で送信された信号に対して擬似距離計算を実行することによって前記移動局の位置が判断され得るように、各アクセスポイントが、ナビゲーション衛星によって送信された信号を取得することと、前記アクセスポイントの既知の位置に基づいて前記受信機部分によって取得された前記信号からタイミング情報を抽出することと、前記タイミング情報に基づいて前記アクセスポイントのクロックを補償することとを行うように構成された、時間同期ワイヤレスネットワーク。
9. 前記アクセスポイントのうちの少なくとも２つが、通信リンクを介して互いにタイミング情報を送信するように構成された、請求項８に記載のワイヤレスネットワーク。
10. 前記通信リンクがタイミングサーバを備える、請求項９に記載のワイヤレスネットワーク。
11. 前記アクセスポイントのうちの少なくとも２つが共通の衛星を追跡するように構成された、請求項８に記載のワイヤレスネットワーク。
12. 前記共通の衛星が静止衛星を備える、請求項１１に記載のワイヤレスネットワーク。
13. 複数のアクセスポイントと、移動局と、タイミングサーバとを備える時間同期ワイヤレスネットワークであって、各アクセスポイントが、ナビゲーション衛星によって送信された信号を取得することと、前記アクセスポイントの既知の位置に基づいて前記受信機部分によって取得された前記信号からタイミング情報を抽出することとを行うように構成され、前記タイミングサーバが、前記タイミング情報に基づいて前記アクセスポイントのクロックを補償することと、前記アクセスポイントと前記移動局との間で送信された信号に対して擬似距離計算を実行することによって前記移動局の位置を判断することとを行うように構成された、時間同期ワイヤレスネットワーク。
14. ａ）ワイヤレスアクセスポイントを与えるステップと、
    ｂ）前記アクセスポイントを用いてナビゲーション衛星からの信号を受信するステップと、
    ｃ）前記アクセスポイントの既知の位置に基づいて前記受信した信号からタイミング情報を抽出するステップと、
    ｄ）前記タイミング情報を用いて前記アクセスポイントの前記クロックを補償するステップと
    を備える、ワイヤレスネットワークを同期させるための方法。
15. ナビゲーション衛星からの信号を受信する前記ステップが、静止衛星からの信号を受信することを備える、請求項１４に記載の方法。
16. 前記受信した信号からタイミング情報を抽出する前記ステップが、大気誤差を補正することを備える、請求項１４に記載の方法。
17. 前記補償されたクロックに基づいて擬似距離計算を実行することによって、前記アクセスポイントと通信している移動局についての位置情報を判断するステップをさらに備える、請求項１４に記載の方法。
18. ａ）第２のアクセスポイントを与えるステップと、
    ｂ）前記第２のアクセスポイントを用いて前記ナビゲーション衛星からの信号を受信するステップと、
    ｃ）前記第２のアクセスポイントの既知の位置に基づいて前記受信した信号からタイミング情報を抽出するステップと、
    ｄ）前記タイミング情報を用いて前記第２のアクセスポイントの前記クロックを補償するステップと
    をさらに備える、請求項１４に記載の方法。
19. 前記アクセスポイントと前記第２のアクセスポイントとの間の通信リンクを与えるステップと、前記アクセスポイントの前記クロックと前記第２のアクセスポイントの前記クロックとを同期させるために、前記通信リンクを介してタイミング情報を中継するステップとをさらに備える、請求項１８に記載の方法。
20. タイミング情報を抽出する前記ステップが、前記衛星からの信号についての真の移動時間と擬似移動時間とに基づいて、前記アクセスポイントと前記第２のアクセスポイントとの間の時間差を計算することを備える、請求項１９に記載の方法。
21. 前記ナビゲーション衛星からの信号を受信する前記ステップが、静止衛星からの信号を受信することを備える、請求項１９に記載の方法。
22. 通信リンクを与える前記ステップが、タイミングサーバを与えることを備える、請求項１９に記載の方法。
23. 前記第１のアクセスポイントの前記クロックを補償する前記ステップと前記第２のアクセスポイントの前記クロックを補償する前記ステップとが、前記タイミングサーバによって実行される、請求項２２に記載の方法。

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